Uma máquina de Carnot opera entre uma fonte quente a
a
. Se a máquina receber em cada ciclo 655 J de calor da fonte quente, que trabalho efetua (em J) por ciclo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma questão sobre a Máquina de Carnot, que é um tipo de motor térmico ideal. Ela funciona entre duas fontes de calor: uma quente e uma fria. Aqui, a fonte quente está a 827 K e a fria a 275 K. A máquina recebe 655 J de calor da fonte quente em cada ciclo. Nosso objetivo é descobrir quanto de trabalho essa máquina realiza por ciclo.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender a eficiência da Máquina de Carnot. A eficiência (
) mostra o quanto do calor recebido é convertido em trabalho. A fórmula da eficiência para uma máquina de Carnot é:
onde:
-
é a temperatura da fonte fria, -
é a temperatura da fonte quente.
Passo 3
Vamos calcular a eficiência usando as temperaturas fornecidas:
Isso significa que aproximadamente 66,74% do calor recebido é convertido em trabalho.
Passo 4
Agora, sabemos que a máquina recebe 655 J de calor da fonte quente por ciclo. Para encontrar o trabalho realizado (
), usamos a relação entre a eficiência e o calor recebido:
onde:
-
é o trabalho realizado, -
é o calor recebido da fonte quente.
Passo 5
Aplicando os valores:
Resposta
A Máquina de Carnot realiza aproximadamente 438 J de trabalho por ciclo.